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Estudio experimental del tipo de flujo en
un reactor tanque continuo agitado

POR

ANTONIO BODALO
SANTOYO,
JOSÉ LUIS GÓMEZ
CARRASCO,
JOSEFA BASTIDA
RODRÍGUEZ
y ELISA GÓMEZ GÓMEZ

RESUMEN
En el presente trabajo, se estudia el tipo de flujo de un reactor de
laboratorio, tipo tanque continuo agitado, en función de las condiciones
de operación, determinando la región en qus se aproxima a flujoideal,
a fin de poder utilizarlo en posteriores estudios cinéticos.
INTRODUCCIÓN
Los datos experimentales de velocidad de reacción, se obtienen a
partir de experimentos realizados en pequeños reactores a escala de
laboratorio o dis planta piloto. Estos reactores químicos, según Bodenstein y Wolgast (1), admiten dos situaciones extremas de flujo ideal: el
Flujo en Pistón y el Flujo en Mezcla Completa.Las situaciones intermedias a estos dos modelos ideales de flujo, fueron estudiadas con un
modelo denominado de Dispersión Axial por Forster y Geib (2) y continuado por Damkohler (3).
Se puede predecir el comportamiento de un neactor, si se dispone
de una representación completa de la distribución de velocidades del

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A. B. Santoyo,

J. L. G. Carrasco,

J. B. Rodríguez

y E. G.

Gómezfluido en el interior del mismo. En realidad, en muchos casos, bas'ta
con conocer cuánto tiempo permanece cada una de Qas moléculas en el
recipiente, o más exactamente la distribución de «tiempos de residsncia» o RTD de la corriente de fluido.
El «tiempo de residencia» de un e'lemi3nto de fluido es el tiempo que
transcurre desde el instante en que el elemento entra en el recipiente
hasta que loabandona.
La distribución de 'tiempos de residencia puede determinarse de
manera fácil y directa por un método de investigación empleado ampliamente: el método de estímulo-respuesta; con esta técnica se excita
al sistema mediante una perturbación y se ve cómo responde a este estímulo. En este tipo de investigación el estímulo es aína inyección de
•trazador en eil fluido que entra en el recipiente,mientras que la respuesta es una representación del mismo a la salida frente al tiempo.
Puede emplearse como trazador cualquier sustancia que se pueda
detectar (un compuesto radiactivo, un colorante, una solución leléctricamente conductora, etc.), y que no perturbe el tipo de flujo en el recipiente (es decir, que tenga la misma densidad, viscosidad, etc.).
En 1953, Danckwerts (4), fue el primerinvestigador que abordó la
interpretación y desarrollo de la mayoría de los métodos aplicables
para conocer el modelo de flujo de un reactor a partir de la RTD. Las
aportaciones posteriores más importantes se deben a Bischoff y McCracken (5), Levenspiel, Lai y Chatlyne (6) y Levenspiel y Turner (7),
en general, casi toda la información importante sobre el tema se encuentra recopilada en los libros deHimmelblau y Bischoff (8), Kramers
y Westerterp (9) y Levenspiel (10).
Cuando la corriente de fluido que entra al reactor no contiene trazador alguno, y se le impone una señal trazadora en escalón, de concentración Co, se denomina curva F a ía curva representativa de la concentración de trazador a la salida del recipiente frente al tiempo. Se mide
esta concentración a la salida en función de laconcentración a la entrada, y la representación del cociente C/Co frente al tiempo adimensional 0 (que se obtiene al dividir el tiempo por lel «tiempo medio de
residencia»), es siempre una función creciente desde O hasta 1, tal como
se aprecia en la figura 1.
Cuando la corriente de fluido que entra al recipiente no contiene
trazador alguno, y se le impone una señal en impulso idealizada detrazador, se denomina curva C a la representación adimensional de C frente a 0 (figura 2).
La concentración de referencia en este caso, Co, es la que tendría el

F = C/C,

Entrada de escalón

Curva F

(Salida)

©•= t / t -

FIGURA 1

c = c/c.
Entrada en impulso

Curva C (Salida)

e = t/t
FIGURA 2

Estudio experimental

del tipo de flujo en un reactor tanque

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trazador si estuviese uniformemente...